C172細胞凝集体形成のマイクロウェルパターンは、凹状の円筒表面誘導細胞剥離を伴う

C17.2神経幹細胞による多細胞凝集体の形成のためのマイクロウェルの配列を備えたポリジメチルシロキサン（PDMS）パターンを開発しました。パターンとインターフェシングすると、神経幹細胞はまずマイクロウェルの側壁に付着し、めっき後に細胞筋が形成されます。チャネル接続のマイクロウェルの場合、凹面半円形の側面の側壁表面の細胞ストリップが井戸間およびチャネルを通じて継続され、その後、アクチンフィラメントから生じるプレストレスと、次の1〜2日間のマイクロウェル内の懸濁細胞凝集体のアセンブリにより、ストリップピーリングが続きました。また、我々の結果は、80および100μmの小さなマイクロウェル直径と20μmの狭いチャネル幅が、テストされた構造寸法の間で凝集形成を促進することを示唆しました。有限要素法（FEM）シミュレーションにより、平らな基板上の細胞よりも、かなり小さなプレストレス（臨界剥離プレストレス、CPP）の下で剥がれた半円形の側壁表面の細胞ストリップが明らかになりました。ただし、CPP自体は、対処されたパターン間の凝集誘導能力の違いを完全に説明できず、細胞の成長行動が役割を果たす可能性があることを示唆しています。したがって、この研究は、3D神経幹細胞ベースのアッセイプラットフォームを確立するためのユニークで実用的なアプローチとして現在のパターニング方法を正当化しました。

We have developed a polydimethylsiloxane (PDMS) pattern with arrays of microwells for the formation of multicellular aggregates by C17.2 neural stem cells. Upon interfacing with the patterns, the neural stem cells would firstly attach to the microwell sidewalls, forming cellular strips on day 1 after plating. For channel connected microwells, cellular strips on the concave semi-cylindrical sidewall surfaces continued among wells and through channels, followed by strip peeling due to prestress arising from actin filaments and assembly of suspending cellular aggregates within the microwells in the following 1-2 days. Our results also suggested that a small microwell diameter of 80 and 100 μm and a narrow channel width of 20 μm would facilitate the aggregate formation among the structural dimensions tested. Finite element method (FEM) simulation revealed that cellular strips on the semi-cylindrical sidewall surfaces peeled under significantly smaller prestresses (critical peeling prestress, CPP), than cells on flat substrates. However, the CPP by itself failed to fully account for the difference in aggregate inducing capability among the patterns addressed, suggesting cell growth behaviors might play a role. This study thus justified the current patterning method as a unique and practical approach for establishing 3D neural stem cell-based assay platforms.